표제지
목차
국문초록 11
ABSTRACT 13
제1장 서론 15
1.1. 연구 배경 15
1.1.1. 5G의 핵심 기술 16
1.1.2. CMOS 17
1.2. 연구 목적 18
1.2.1. 가변 이득 증폭기 설계 목표 19
1.2.2. 논문 구성 20
제2장 Ka-band 가변 이득 증폭기 설계 21
2.1. 넓은 이득 조절 범위 기법들 21
2.1.1. PMOS 21
2.1.2. 두 가변전압 Vctrl₁과 Vctrl₂[이미지참조] 24
2.2. 위상 보상 기법들 26
2.2.1. PMOS 26
2.2.2. 병렬 커패시터 32
2.2.3. 기법을 적용한 그래프 40
2.3. 넓은 대역폭 기법들 43
2.3.1. 2단 구조의 다른 타겟 주파수 43
2.3.2. 병렬 저항 44
제3장 모의 실험 및 측정 결과 47
3.1. 모의 실험 결과 47
3.1.1. 제안하는 가변 이득 증폭기 47
3.1.2. S-Parameter 49
3.1.3. RMS phase error 51
3.2. 측정 결과 52
3.2.1. S-Parameter 54
3.2.2. RMS phase error 56
3.2.3. Op1dB 58
3.3. 결과 비교 60
제4장 결론 61
참고문헌 62
부록 65
[표 3-1] 사용한 소자들의 값 48
[표 3-2] 이득과 가변 전압의 값 54
[표 3-3] Ka-band CMOS 가변 이득 증폭기 성능 비교표 60
[그림 1-1] 빔포밍 어레이 안테나 시스템 모식도 15
[그림 1-2] 단일 안테나의 Tx 단 구성 회로들 18
[그림 2-1] 첫 번째 단의 CG NMOS와 PMOS의 회로도 21
[그림 2-2] PMOS의 크기에 따른 전압-이득 변화 22
[그림 2-3] 설계한 VGA의 모식도 24
[그림 2-4] 사용한 가변 전압들의 이득 모의실험 그래프 25
[그림 2-5] 첫 번째 단의 회로도와 기생 커페시터 26
[그림 2-6] PMOS와 NMOS의 기생 커패시턴스 28
[그림 2-7] PMOS를 적용할 시의 전압에 따른 위상 28
[그림 2-8] 첫 번째 단에 PMOS 적용하지 않았을 때의 위상 변화 30
[그림 2-9] 첫 번째 단에 PMOS 했을 때의 위상 변화 30
[그림 2-10] PMOS의 유무에 따른 RMS phase error 31
[그림 2-10] 두 번째 단의 회로와 half 회로 32
[그림 2-11] half 구조의 소신호 모델 33
[그림 2-12] 분석에 사용한 소신호 모델 34
[그림 2-13] 병렬 커패시터의 크기에 따른 허수부/실수부 변화 그래프 36
[그림 2-14] 병렬 커패시터의 크기에 따른 위상 변화 그래프 36
[그림 2-15] 두 번째 단에 병렬 커패시터를 적용하지 않았을 때의 위상 변화 38
[그림 2-16] 두 번째 단에 병렬 커패시터를 적용했을 때의 위상 변화 38
[그림 2-17] 병렬 커패시터의 유무에 따른 RMS phase error 39
[그림 2-18] PMOS와 병렬 커패시터를 모두 사용하지 않은 위상 변화 40
[그림 2-19] 첫 번째 단의 PMOS만 사용한 위상 변화 40
[그림 2-20] 두 번째 단의 병렬 커패시터만 사용한 위상 변화 41
[그림 2-21] PMOS와 병렬 커패시터를 모두 사용한 위상 변화 41
[그림 2-22] 병렬 저항에 따른 전류 회로도 44
[그림 2-23] 병렬 저항의 크기에 따른 이득 45
[그림 2-24] 병렬 저항의 크기에 따른 대역폭과 최대 이득 45
[그림 3-1] 설계한 가변 이득 증폭기 47
[그림 3-2] 이득(S21)의 모의 실험 그래프 49
[그림 3-3] 반사계수(S11)의 모의 실험 그래프 50
[그림 3-4] 반사계수(S22)의 모의 실험 그래프 50
[그림 3-5] RMS phase error의 모의실험 그래프 51
[그림 3-6] Probe station and vector network analyzer (ZNA 43) 52
[그림 3-7] Vector signal generator 52
[그림 3-8] 제작된 칩 사진 53
[그림 3-9] S21의 측정결과 그래프 54
[그림 3-10] 반사계수(S11)의 측정 결과 그래프 55
[그림 3-11] 반사계수(S22)의 측정 결과 그래프 55
[그림 3-12] Relative phase의 측정 결과 그래프 56
[그림 3-13] RMS phase error의 측정 결과 그래프 56
[그림 3-14] 주파수에 따른 OP1dB 측정 결과 그래프 58
[그림 3-15] 이득에 따른 OP1dB 측정 결과 그래프 58